Truyền động điện lò quay trong dây chuyền sản xuất xi măng

Truyền động điện lò quay trong dây chuyền sản xuất xi măng

LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài tốt nghiệp: “Truyền động điện lò quay trong dây chuyền sản xuất xi măng” là do em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Văn Liễn. Các số liệu và kết quả trong đề tài là hoàn toàn trung thực. Để hoàn thành bản đồ án này, em chỉ sử dụng những tài liệu tham khảo đã ghi trong bảng các tài liệu tham khảo, không sử dụng tài liệu nào khác. Nếu có sự sao chép em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Sinh viên NGUYỄN MINH TÙNG Mục lục MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .1 Chương 1 3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG .3 VÀ CÔNG NGHỆ LÒ NUNG 3 1.1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng Hoàng Thạch .3 1.1.1. Dây chuyền sản xuất xi măng 3 1.1.2. Các công đoạn sản xuất xi măng .6 1.2. Tổng quan về công nghệ lò nung .10 1.2.1. Giới thiệu chung về lò .10 1.2.2. Lò đứng .11 1.2.3. Lò bể .12 1.2.4. Lò quay .12 1.2.5. Công nghệ lò nung công ty xi măng Hoàng Thạch 13 Chương 2 22 HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CỦA LÒ QUAY .22 2.1. Khái quát chung .22 2.2. Động cơ truyền động lò quay 22 2.2.1. Giới thiệu về động cơ một chiều kích từ độc lập .22 2.2.2. Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều .25 2.3. Giới thiệu chung về simoreg 6RA24 .28 2.3.1. Giới thiệu 28 2.3.2. Mô tả .28 2.3.3. Hoạt động .30 2.3.4. Giới thiệu về họ SIMOREG D ./640A-1200A, 3-ph AC 400V bis 750V/1Q 30 2.3.5. Giới thiệu về chức năng của một số đầu cuối .37 2.3.6. Giới thiệu về bộ biến đổi Tiristor cấp nguồn cho phần ứng động cơ 43 2.3.7. Giới thiệu về bộ biến đổi cấp nguồn cho kích từ động cơ .47 Mục lục Chương 3 48 SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN CỦA SIMOREG DÙNG 48 TRONG LÒ QUAY .48 3.1. Sơ đồ khối tổng thể phần điều khiển của bộ Simoreg .48 3.2. Phân tích sơ đồ .49 3.2.1. Khâu xử lý tín hiệu 49 3.2.2. Khâu hạn chế cho bộ tích phân gia tốc RFG .52 3.2.3. Khâu tích phân gia tốc RFG .54 3.2.4. Khâu hạn chế momen và dòng điện phần ứng 58 3.2.5. Mạch vòng tốc độ .62 3.2.6. Mạch vòng dòng điện và khối phát xung .68 Chương 4 74 TỔNG HỢP VÀ MÔ PHỎNG MẠCH VÒNG 74 ĐIỀU KHIỂN .74 4.1. Tổng hợp mạch vòng điều khiển 74 4.1.1. Mô tả toán học động cơ một chiều .74 4.1.2. Mô tả toán học bộ chỉnh lưu Tiristor. .77 4.1.3. Mô tả toán học cảm biến dòng điện .77 4.1.4. Mô tả toán học máy phát tốc 77 4.1.5. Sơ đồ cấu trúc điều khiển .78 4.1.6. Tổng hợp mạch vòng dòng điện 78 4.1.7. Tổng hợp mạch vòng tốc độ 81 4.2. Mô phỏng mạch vòng điều khiển 83 4.2.1. Kết quả mô phỏng mạch vòng khi chưa hiệu chỉnh .83 4.2.2. Kết quả mô phỏng mạch vòng khi hiệu chỉnh 86 KẾT LUẬN 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO .88 Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta trong những năm gần đây có sự tăng trưởng vượt bậc về kinh tế, cùng với đó là những yêu cầu và sự đòi hỏi của sản xuất cũng như sự hội nhập vào nền kinh tế thế giới thì việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật mà đặc biệt là lĩnh vực tự động hoá các quá trình sản xuất đã có bước phát triển mới, tạo ra sản phẩm có hàm lượng chất xám cao tiến tới hình thành một nền kinh tế tri thức.Mức độ tự động hoá quá trình sản xuất đã đi sâu vào trong tất cả các khâu của quá trình tạo ra sản phẩm, và một trong những ứng dụng của nó là cho dây chuyền sản xuất xi măng. Xi măng là một loại vật liệu xây dựng, một chất kết dính trong xây dựng mà các nhà khoa học tìm ra vào cuối thế kỷ 19 và đã sản xuất trước tiên ở một vài nước tư bản như: Đan Mạch, Anh, Pháp, Mỹ…Đầu thế kỷ 20, xi măng là một nhu cầu không thể thiếu trong công nghiệp xây dựng và phát triển kinh tế. Xi măng hầu hết đã xuất hiên trên khắp các thị trường thế giới. Trong quá trình phát triển của mình, Công ty xi măng Hoàng Thạch đã dần khẳng định được uy tín của mình trên khắp miền đất nước và đứng đầu trong Tổng công ty xi măng Việt Nam. Tuy nhiên, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và sự cạnh tranh của nền kinh tế thị trường đòi hỏi sự vận động mạnh mẽ của toàn công ty, của tất cả các cán bộ, kỹ sư và công nhân. Họ không ngừng học hỏi, nghiên cứu áp dụng những công nghệ mới trong sản xuất để nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm nhằm đạt được những mục tiêu đặt ra xứng đáng là con chim đầu đàn trong ngành xi măng. Với những kiến thức đã tiếp thu được trong thời gian thực tập tại Công ty xi măng Hoàng Thạch và quá trình học tập tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, sự giúp đỡ rất lớn từ các thầy cô trong bộ môn Tự động hóa, đặc biệt là thầy giáo PGS- TS Nguyễn Văn Liễn đã giúp tôi thực hiện đề tài tốt nghiệp:“Truyền động điện lò quay trong dây chuyền sản xuất xi măng ”. 1 Lời nói đầu Bản đồ án gồm các nội dung như sau: Chương 1: Tổng quan công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung. Chương 2: Hệ truyền động điện của lò quay. Chương 3: Sơ đồ điều khiển của simoreg dùng trong lò quay. Chương 4: Tổng hợp và mô phỏng hệ thống. Trong quá trình thực hiện, bản thân không tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được sự đóng góp của thầy cô và các bạn. Em xin trân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 25 tháng 05 năm 2010 Sinh viên Nguyễn Minh Tùng 2 Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG VÀ CÔNG NGHỆ LÒ NUNG 1.1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng Hoàng Thạch. 1.1.1. Dây chuyền sản xuất xi măng. Công nghệ sản xuất của Công ty xi măng Hoàng Thạch là sản xuất Clinker và xi măng đen theo phương pháp lò quay, quá trình sản xuất diễn ra các phản ứng hoá học. Các công đoạn sản xuất đều được tự động hoá cao và hoạt động của chúng có quan hệ khăng khít với nhau thông qua các tín hiệu liên động điều khiển. Tất cả các công đoạn sản xuất trong nhà máy đều được vận hành, điều khiển và giám sát tại phòng điều hành trung tâm CT39. Công ty xi măng Hoàng Thạch có 2 dây chuyền sản xuất xi măng lò quay, phương pháp khô, chu trình kín có hệ thống cyclon trao đổi nhiệt và buồng đốt canciner đầu lò.Công suất dây chuyền I là 1,1 triệu tấn/năm, dây chuyền II là 1,2 triệu tấn/năm. Hiện nay Công ty đang xây dựng dây chuyền III có công suất là 1.2 Dây chuyền sản xuất chính của công ty xi măng Hoàng Thạch bao gồm các hạng mục công trình sau: - Từ công trình 01 đến công trình 10 là khu khai thác đá vôi và đá sét, bao gồm 7 núi đá và 3 đồi đá sét tại các núi phải làm công tác kiến thiết cơ bản mở, làm đường đưa thiết bị lên núi. Phương pháp khai thác là cắt tầng nổ mìn phá đá từ trên xuống dưới. - Công trình 11 đến công trình 19 là phân xưởng nguyên liệu: với nhiệm vụ đập nhỏ đá vôi và đá sét để đưa vào kho 15 sau đó đưa qua máy nghiền nguyên liệu và điều chỉnh đồng nhất phối liêu. - Công trình 20 đến công trình 30 là phân xưởng lò, đây được coi là xương sống của nhà máy, nó làm nhiệm vụ nung luyện bột liệu thành Clinker. - Công trình 31 đến công trình 33 là phân xưởng xi măng làm nhiệm vụ nghiền Clinker thành xi măng và đưa vào silo chứa. 3 Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung - Công trình 34 là phân xưởng đóng bao và xuất xi măng với nhiệm vụ đóng bao xi măng và xuất xi măng theo các tuyến đường bộ, đường sông và đường sắt khi có phương tiện đến nhận. Hình 1.1. Nhà máy xi măng Hoàng Thạch Một điều lưu ý là tại công ty xi măng Hoàng Thạch không có kho chứa xi măng bao mà chỉ có các silo chứa xi măng rời mỗi khi có phương tiện vào nhận thì mới đóng bao và xuất ngay. 4 Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung Hình 1.2. Sơ đồ nhà máy sản xuất xi măng Hoàng Thạch Khoan, nổ mìn, vận chuyển Si lô chứa đồng nhất HT cyclon trao đổi nhiệt Lò nung Si lô chứa clinker Dầu Than Hâm sấy Thạch cao Phụ gia Máy đóng bao Si lô chứa XM Máy nghiền XM Vá bao Máy nghiền than Ô tô Xe lửa Tàu thuỷ Máy đập đá vôi Máy đập đá sét Máy nghiền nguyên liệu Đá vôi Đá sét Kho chứa đá vôi và đá sét 5 Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung 1.1.2. Các công đoạn sản xuất xi măng. Dựa vào sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng ta có thể chia ra làm 5 công đoạn chính như sau: + Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu. + Nghiền nguyên liệu. + Lò nung. + Nghiền xi măng. + Đóng bao xi măng xuất. a./ Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu. Nguyên liệu sản xuất Nguyên liệu chính dùng để sản xuất xi măng là đá vôi và đất sét, ngoài ra người ta còn dùng quặng sắt và Bôxít để làm nguyên liệu điều chỉnh.Đá vôi khai thác tại mỏ đá Hoàng Mai B bằng phương pháp khoan nổ mìn cắt lớp được bốc xúc lên ô tô có trọng tải lớn để vận chuyển tới máy đập. Mỏ đá Hoàng Mai B với trữ lượng 132.646.000 T đủ nguyên liệu cho nhà máy hoạt động hơn 70 năm có hàm lượng CaCO 3 cao chất lượng ổn định thành phần các tạp chất lẫn có hại nhỏ. Máy đập đá vôi là loại máy đập thanh do hãng Kupp Hazemag SA cung cấp có năng suất 600T/h có thể đập được vật liệu có kích thước ≤ 1000mm và cho ra sản phẩm với kích thước ≤70mm. Sau khi đập nhỏ, đá vôi được vận chuyển bằng hệ thống băng tải cao su đưa về kho đồng nhất sơ bộ và rải thành 2 đống, mỗi đống 17.500 tấn theo phương pháp rải dọc kho thành các lớp hình mái nhà bằng máy đánh đống loại BAH 17,3-1,0-6,00 với năng suất rải là 780T/h, mức độ đồng nhất sơ bộ là 8:1. Cầu xúc đá vôi dạng BKA 30.10 - 600 có năng suất 300 tấn/h. 6 Chương 1. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung Hình 1.3. Khai thác nguyên liệu sản xuất Quặng Sét khai thác tại mỏ sét bằng phương pháp ủi xúc, vận chuyển bằng ô tô có tải trọng lớn tới máy cán trục có vấu (răng) năng suất 200T/h. (Với trữ lượng Mỏ sét 4.297.000 T đủ nguyên liệu cho nhà máy hoạt động liên tục >80 năm chất lượng ổn định ). Loại máy này cho phép cán được những vật liệu có kích thước tới 500mm, độ ẩm ≤ 14% và cho ra sản phẩm có kích thước ≤ 70mm. Sau đó đất sét được vận chuyển tới kho đồng nhất sơ bộ và rải thành 2 đống, mỗi đống 8.000T, theo phương pháp rải lớp luống với mức độ đồng nhất là 10:1. Tại kho đất sét có hệ thống cầu rải liệu với năng suất 220T/h và có 1 cầu xúc liệu với năng suất 150T/h để cấp nguyên liệu cho máy nghiền b./ Nghiền nguyên liệu. Đá vôi, đá sét và phụ gia điều chỉnh được cấp vào máy nghiền thông qua hệ thống cân Dosimat và cân băng điện tử. Máy nghiền nguyên liệu sử dụng hệ thống nghiền bi sấy nghiền liên hợp có phân ly trung gian, năng suất máy nghiền dây chuyền 1 là 248 tấn/h. Các bộ điều khiển tự động khống chế tỷ lệ % đá vôi, đá sét, boxit và quặng sắt cấp vào nghiền được điều khiển bằng máy tính điện tử thông qua các số liệu phân tích của hệ thống QCX, đảm bảo khống chế các hệ số chế tạo theo yêu cầu. Bột liệu sau máy nghiền được vận chuyển đến các xilo đồng nhất, bằng hệ thống gầu nâng, máng khí động. 7 [...]... c phi c che kớn hon ton vỡ cũn c bi trong nh mỏy xi mng cng cú th nh hng ti ng c 21 Chng 2 H truyn ng in ca lũ quay Chng 2 H TRUYN NG IN CA Lề QUAY 2.1 Khỏi quỏt chung Lũ quay l mt thit b chớnh trong cụng nghip sn xut ỏ vụi, clinker xi mng Trong ng tr nghiờng nh quay luụn quay quanh trc dc khi nung, bi ỏ vụi c nung nhit 1450 oC v tr thnh clinker xi mng Quỏ trỡnh quay vn chuyn v cung cp khớ Mt cỏi... Mụmen quỏn tớnh ca v lũ 3 Mụmen quỏn tớnh ca lp cụla i xng trong lũ 4 Mụmen ca ti nguyờn liu bờn trong lũ 5 Mụmen ca b phn khụng i xng ca lp cụla trong lũ 19 Chng 1 Tng quan v cụng ngh sn xut xi mng v cụng ngh lũ nung f./ Cỏc yờu cu truyn ng ca h lũ quay + Yờu cu v khi ng: iu khin lũ quay l mt trong nhng vn khú trong cỏc trang b ca nh mỏy xi mng Quỏ trỡnh khi ng lũ ũi hi mụmen ti 250% mụmen nh mc... 1.2.4 Lũ quay Hỡnh 1.8 Lũ quay 12 Chng 1 Tng quan v cụng ngh sn xut xi mng v cụng ngh lũ nung L mt ng hỡnh tr bờn trong l mt vt liu chu la, ngoi l v bng thộp Lũ quay trũn xung quanh ng tõm ca nú Vt liu v sn phm chỏy chuyn ng ngc chiu Do lũ quay nờn vt liu c sỏo trn, tip xỳc vi sn phm chỏy to iu kin trao i nhit tt, nõng cao hiu qu lm vic Lũ quay l loi lũ lm vic liờn tc, thng s dng nhiu nung xi mng,... o trong khớ thi ca nhỏnh bung phõn hu Trong h thng lũ SLC nhit trung bỡnh trong bung phõn hu v tng Cyclone thp nht ca nhỏnh bung phõn hu vo khong 8700C-9000C Ti nhit ny quỏ trỡnh Canxi hoỏ bt liu xy ra nhanh v mc Canxi hoỏ ca liu vo lũ khong 90-95% Nhit trong bung phõn hu c kim soỏt bng cỏch iu chnh lng nhiờn liu trong bung phõn hy Ngi ta thng mun gi nhit ca bung phõn hu khụng i m bo mc Canxi... nung vt liu chu la, sy t sột, cỏt, v.v v trong cỏc ngnh khỏc cng c s dng nhiu Trong cụng nghip sn xut xi mng, ngi ta s dng nhiu hai kiu lũ ú l lũ ng v lũ quay Hin nay, lũ quay ngy cng c s dng nhiu v dn thay th lũ ng 1.2.5 Cụng ngh lũ nung cụng ty xi mng Hong Thch a./ Cu to v hot ng ca h thng lũ nung + Cu to: H thng lũ nung l h thng SLC-S bao gm nhiu thit b nm trong cụng on chớnh l to ra Clinker ca nh... c thit k canxi hoỏ liu trong cyclon thỏp trao i nhit v bung phõn hu ti mc canxi hoỏ khong 90-95% iu ny t c nhit 870-9000C trong bung phõn hu v tng cyclon thp nht, ti nhit ny quỏ trỡnh canxi hoỏ xy ra nhanh chúng + Hot ng ca h thng lũ nung: Hai qut giú (qut ID) c t sau thỏp trao i nhit v nhỏnh bun phõn hu, chỳng to ra v iu chnh lu lng cn thit riờng r trong lũ v nhỏnh Cyclone ca lũ, trong bung phõn... sinh ra trong quỏ trỡnh nung v canxi hoỏ liu; khớ gi thõm nhp vo h thng qua ch rũ r trong thỏp trao i nhit ca lũ Lu lng khớ thoỏt ra t nhỏnh thỏp trao i nhit ca bung phõn hu l s lng khớ chỏy t bung phõn hu; khớ d tha m bo nhiờn liu chỏy ht; khớ sinh ra trong quỏ trỡnh nung núng v canxi hoỏ liu, v khớ gi thõm nhp vo h thng qua ch rũ r trong thỏp trao i nhit v bung phõn hu * Khớ Khớ t chỏy trong lũ... ng c 1 chiu cụng sut 450 KW dựng lm ng c quay lũ ng c ny c iu chnh bng b bin i SIMOREG B SIMOREG l b bin i, trong ú cú tớch hp b chnh lu cú iu khin cp ngun cho ng c mt chiu quay lũ nung ca dõy chuyn 2 ng c v b gim tc c t phớa u lũ quay, tc lũ quay cú th lờn ti 3 vũng/phỳt 2.2 ng c truyn ng lũ quay 2.2.1 Gii thiu v ng c mt chiu kớch t c lp ng c s dng lũ quay l ng c mt chiu kớch t c lp c cp ngun t... Nguyờn liu c treo trờn dũng khớ núng trong khi ú quỏ trỡnh Canxi hoỏ xy ra iu ny m bo s ho trn v truyn nhit hon ho T nh ca bung phõn hy nguyờn liu v khớ ti tng Cyclone ỏy trong ú nguyờn liu c tỏch khi khớ v chuyn ti lũ quay Trong quỏ trỡnh sn xut 25% n 40% bt liu c chuyn ti nhỏnh ca lũ v 60% n 75% c chuyn ti nhỏnh bung phõn hu Trc khi ri khi tng ỏy nhiờn liu phi cú mc Canxi hoỏ khong 90% - 95% Sau ú nguyờn... chuyn 1 xi mng Hong Thch t khõu nguyờn liu n nghin, úng bao v xut xi mng c hon ton t ng Dõy chuyn 2 xi mng Hong Thch l dõy chuyn sn xut xi mng lũ quay theo phng phỏp khụ, chu trỡnh kớn, cú h thng tin nung (Canciner) tiờu hao nhit lng thp 715kcal/kg clinke, c lm ngui kiu Ghi, tng hiu qu lm mỏt, cht lng sn phm tt, d nghin H thng iu khin t ng hon ton, hin i bng cụng ngh PJC Master Piece ABB d./ Nghin xi mng . chuyền sản xuất xi măng. Công nghệ sản xuất của Công ty xi măng Hoàng Thạch là sản xuất Clinker và xi măng đen theo phương pháp lò quay, quá trình sản xuất. điều khiển tự động. Hình 1.4. Máy nghiền nguyên liệu c./ Lò nung. Dây chuyền 1 xi măng Hoàng Thạch là dây chuyền sản xuất xi măng lò quay theo phương